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MR500變頻器在石油行業的應用

2020年01月03日 16:23:45 中國傳動網

邁信MR500系列是一款高性能矢量控制變頻器:采用全新硬件平臺,端子功能靈活多樣化,獨立風道設計,運行更穩定,產品具有完善的制動回路方案,內置自適應PID功能模塊,配置全面的保護功能及振蕩抑制功能。

 MR500變頻器在石油行業的應用

1引言

磕頭機電量約占油田總用電量的40%,運行效率非常低,平均運行效率只有25%,功率因數低,電能浪費大。因此,磕頭機節能潛力非常巨大,石油行業也是推廣電機系統節能的重點行業。

本文介紹了采用變頻調速技術,使磕頭機的運動規律適應油井的變化工況,實現系統效率的提高,達到節能增產的目的。

2方案優勢

大大提高功率因數(0.250.5提高0.9以上),減小了供電電流,從而減小了電網及變壓器的負荷。

動態調整抽取速度,一方面節能,同時增加原油產量。

實現真正“軟起動”對電機變速箱磕頭機,避免過大機械沖擊,延長設備使用壽命。

MR500變頻器在石油行業的應用

3負載分析

(1) 國內應用最廣泛的是游梁式豎井磕頭機,它有三部分組成:

地面部分:由電動機、減速器和四連桿構成;

井下部分:抽油泵(吸入閥、泵筒、柱塞和排油閥),它懸掛在套管中的下端;

抽油桿柱:連接地面磕頭機和井下抽油泵的中間部分。
(2) 磕頭機的電機負荷是按周期變化

開始起動時,負荷很大,要求啟動轉矩很大。正常運行時負荷率很低,一般在20%左右,高時負荷率只有30%。電機的負荷曲線有2個峰值,分別為磕頭機上、下沖程的“死點”。

未進行平衡的條件下,上、下沖程的負載極度不均衡,在上沖程時,需要提起抽油桿柱和液柱,電機需付出很大能量。在下沖程時,抽油桿柱對電機作功,使電機處于發電狀態。通常在磕頭機的曲柄上加上平衡塊,消除上下沖沖程負載不平衡度。平衡塊調節較好,其發電狀態的時間和產生的能量就小,由于抽油載荷是每時每刻在變化,平衡配重,不可能隨抽油負荷作完全一致的變化,絕大部分磕頭機配重嚴重不平衡,從而造成過大的沖擊電流,沖擊電流最大可是5倍的工作電流,甚至達到額定電流的3倍。調整好平衡配重,可降低沖擊電流是正常工作電流的1.5倍。

(3) 負載特性

是恒速運行,由于配重,是變轉矩,變功率負載在一個循環周期內有兩次發電狀態,起動力矩大、慣性大。

(4) 國內油田使用的磕頭機普遍存在的問題

運行時間長,“大馬拉小車”,效率低,耗能大,沖程和沖次調節不方便,有時空抽現象。 

4改造難點

磕頭機在一個工作循環中,有兩次發電狀態,尤其當配重不平衡時,產生的“泵升電壓”很高,靠加大變頻器直流側電解電容和減小制動電阻值,不能完全解決問題,并且隨著油層的變化,“泵升電壓”也在變化。

磕頭機起動需要較大的起動轉矩,如變頻器參數設置不當,易造成過流或不能起動。

以往的變頻節能改造設計方案很少考慮油井的油面、油濃度的變化等情況。在提高產量方面,效果不佳。

5解決方案
(1) 采用變頻調速技術,使電機轉速與磕頭機負載匹配

在前期井中由于剛開采,油量大,讓變頻器運行到65Hz,電機轉速提高30%,采油率比工頻提高20%,工效提高1.2倍。在中、后期井中,油量減小,降低轉速,減少沖程,一般頻率運行至3540Hz之間,電機轉速下降30%。節電率可達25%,而且提高了功率因數。

(2) 動態調節磕頭機的沖程頻次

隨著油井由淺入深的抽取,油量逐漸減小,出現泵充滿度不足,泵效下降,當油井的供油能力小于抽油泵排量時,就造成泵抽空和液擊現象。降低頻率,電機轉速下降,提高充滿度,不僅節能而且增加原油產量。

(3) 動態調節磕頭機上下行程的速度

適當降低下行程速度,提高泵內的充滿度,適當提高上行程速度,可減小提升中漏失系數,使磕頭機工作在最佳運行狀態。

(4) 起動力矩大,運行中負荷低,沖擊電流大

要從根本上解決問題,加大電動機極對數或增大減速箱速比,增大輸出力矩。變頻器正常運行8090HZ。這也有利于減少發電狀態的能量,減少“泵升電壓”。

(5) 再生能量的處理問題

增大變頻器直流側濾波電容的容量;減少制動電阻值,提高制動系統的耗電能力,或直接使用回饋制動,減小能量損失。

(6) 防空抽,增產

動態調節磕頭機沖程頻次和上、下行程速度。設定電機的輸出功率標準值,實時檢測電機輸出功率,控制電機轉速,大于標準值,加速。反之減速,實現閉環控制。

6變頻控制方案

系統有變頻運行和工頻運行兩種方式,當變頻出現故障時,可切換到工頻運行;

采用能耗制動來消耗“泵升電壓”;

采用PLC+變頻器控制系統。

MR500變頻器在石油行業的應用

7參數設置

 MR500變頻器在石油行業的應用

8應用現場圖片

MR500變頻器在石油行業的應用

供稿:武漢邁信電氣技術有限公司

本文鏈接:http://www.ltgxs.com.cn/tech/detail.aspx?id=38348

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